科技日報北京7月8日電 （記者劉霞）一個多世紀(jì)以來，“十八電子規(guī)則”始終是金屬有機化學(xué)領(lǐng)域的金科玉律。然而，日本沖繩科學(xué)技術(shù)研究所聯(lián)合德俄科研團(tuán)隊在7日的《自然·通訊》雜志上發(fā)表論文稱，他們合成出首個擁有20個電子的穩(wěn)定二茂鐵衍生物。這項突破有望為化學(xué)研究帶來新的可能性，并催生新型催化劑。

　　作為過渡金屬配合物穩(wěn)定性的黃金標(biāo)準(zhǔn)，“十八電子規(guī)則”指出：當(dāng)金屬中心電子數(shù)與配體貢獻(xiàn)電子數(shù)之和達(dá)到18時，體系最穩(wěn)定。這一原理支撐著催化科學(xué)與材料領(lǐng)域的諸多重大發(fā)現(xiàn)。

　　1951年問世的二茂鐵，正是詮釋這一規(guī)則的經(jīng)典范例。二茂鐵不僅顛覆了人們對金屬—有機鍵的認(rèn)知，開創(chuàng)了現(xiàn)代有機金屬化學(xué)研究領(lǐng)域，更使其發(fā)現(xiàn)者摘得1973年諾貝爾化學(xué)獎桂冠。這種“明星分子”激勵著科學(xué)家對金屬—有機化合物的探索向縱深推進(jìn)。

　　研究團(tuán)隊此次通過精巧設(shè)計新型配體系統(tǒng)，首次突破了這一理論極限。他們成功構(gòu)建出含有20個價電子的二茂鐵衍生物，其分子結(jié)構(gòu)中鐵原子與氮原子形成特殊鍵合，碳、氫原子各就各位。更令人振奮的是，這兩個“超額”電子賦予了分子非常規(guī)的氧化還原特性，使二茂鐵家族成員突破了傳統(tǒng)的氧化態(tài)限制。

　　團(tuán)隊表示，這為化學(xué)家打開了一扇新的窗口。新型化合物中鐵—氮鍵的形成，使得電子轉(zhuǎn)移途徑更豐富多樣。這種特性有望讓這種新分子在能源儲存、化學(xué)合成等領(lǐng)域大顯身手，無論是作為高效催化劑，還是功能材料，都可能給人們帶來驚喜。

　　目前，二茂鐵及其衍生物家族成員已遍及太陽能電池、醫(yī)藥制劑、醫(yī)療器械等諸多領(lǐng)域。而這項突破性研究，不僅為現(xiàn)有應(yīng)用開辟了優(yōu)化空間，更可能帶來全新的材料與應(yīng)用。